Вода и жизнь клетки. Экзаменационная работа по биологии

Министерство общего и профессионального образования Свердловской области

Муниципальное образование городской округ Первоуральск МОУ «Средняя общеобразовательная школа №9»

 

 

 

Вода и жизнь клетки.

Экзаменационная  работа по биологии.

 

 

 

Выполнила:

Ярковская Вика

Ученица 9 «б» класса

Руководитель

Калянова Е.В

Учитель биологии

 

 

Первоуральск

2012

 

Содержание:

Введение………………………………………………………………стр3

I Что такое вода?..............................................................................стр.5

II Вода и ее свойства………………………………………………...стр.6

III Что такое клетка? ……………………………………………......стр.8

IV Клетка и ее свойства.........................................……………..….стр.9

V. Отличие растительной клетки от животной клетки ………..…стр.15

VI .Структура бактериальной клетки…………………………….. стр16

 Список литературы…………………………………………………стр.18

Приложения ..………………………………………………………..стр 19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Уникальные свойства позволили воде играть в клетке роль растворителя, терморегулятора, а также поддерживать структуру клеток и осуществлять транспортировку веществ.

13 апреля 1663 г. молодой английский учёный Роберт Гук показывал в собрании Королевского общества в Лондоне интересный микроскопический препарат — срез коры пробкового дуба. Кора оказалась не однородной, а состоящей из крошечных ячеек, похожих на пчелиные соты. Гук назвал их «клетками». Он имел в виду маленькие камеры наподобие помещений, в которых сидят заключённые, или монастырских келий. 
Гук не мог предвидеть всей важности своего открытия. Он считал, что живое вещество клетки — это её стенки, а внутри эта «коробочка» пуста. 
К 1838 г. наука накопила огромное количество сведений о клетках живых организмов. Прежде всего стало ясно, что живым веществом является содержимое клетки, а не её стенки, как полагал Гук. Клетки были обнаружены в тканях растений и животных. Учёные узнали, что клетки могут размножаться, делясь пополам. 
Всю эту массу информации в 1838—1839 гг. обобщили немецкие биологи Маттиас Шлейден и Теодор Шванн. Они сформулировали основное положение клеточной теории: клетка—единица строения и жизнедеятельности всех живых организмов. 
Из клеток состоит всё живое. Как здание строится из кирпичей, так и ткани и органы живых существ состоят из клеток. Вне клетки нет жизни. В теории Шванна и Шлейдена была, однако, ошибка: учёные считали, что клетки организма возникают из бесклеточной зародышевой массы. В 1855 г. их соотечественник Рудольф Вирхов отверг это положение. «Всякая 
клетка — только от клетки», — так афористично сформулировал он новый биологический закон. Новая клетка может произойти только от других клеток.

Цели: изучить влияние воды на клетку организма

Задачи:

    1 Изучить литературу по данной теме.

    2 выяснить степень  влияние воды на клеточные  структуры.

    3 определить значение  воды в жизни клетки.

Заключение: Я в данной работе узнала значение воды для клетки вода одно из самых важных неорганических веществ в клетке. 
ЕЕ функции в клетке: 
1).Вода-главный растворитель в клетке для полярных веществ 
2)Большая теплоемкость воды можно сказать спасает клетку: так как большая часть клетки состоит из воды, то при значительном увеличении температуры окружающей среды, происходит небольшое повышение температуры воды.(это важно) 
3)Участвует в реакциях гидролиза 
4)Обуславливает осмос и тургесцентность, от которых зависит многое( допустим рост клетки у растений) 
5)Транспорт органелл в клетке 
6)Представляет собой один из важных метаболитов

 

 

 

 

 

 

 

I глава

Вода и жизнь клетке

Вода — весьма реакционноспособное вещество. При обычных условиях она взаимодействует со многими основными и кислотными оксидами, а также со щелочными и щелочно-земельными металлами. Вода образует многочисленные соединения – кристаллогидраты самое распространенное неорганическое соединение. Содержание воды составляет от 10% (зубная эмаль) до 90% массы клетки (развивающийся эмбрион). Без воды жизнь невозможна, биологическое значение воды определяется ее химическими и физическими свойствами. Вода имеет ключевое значение в создании и поддержании жизни на Земле, в химическом строении живых организмов, в формировании климата и погоды.

Химическая формула: Н2O

Вода  это самый уникальный природный растворитель, который только существует на нашей планете. Вода растворяет в себе неимоверное количество элементов, образуя различные химические соединения, служащие во благо человечества.

Это отличительное свойство воды приводит к тому, что абсолютно чистой воды в природе не существует. Достаточно набрать воду из самого прозрачного родника и вскипятить ее, на стенках чайника будет обязательно образовываться налет - это осадок различных примесей, содержащихся в сырой воде, и выпавших в кристаллы при нагревании.

Абсолютно чистую воду можно получить только в лабораторных условиях, да и то в небольших количествах. Понятия очищенная питьевая вода и чистая вода - это два разных понятия. В водах различных регионах растворенные вещества различны, поэтому осадок при кипячении или отстаивании воды тоже будет различен по своему химическому составу

Уникальные свойства позволили воде играть в клетке роль растворителя, терморегулятора, а также поддерживать структуру клеток и осуществлять транспортировку веществ.  
Вода хорошо растворяет гидрофильные вещества, например, растворимые соли, белки, сахара. Молекулы воды окружают ионы или молекулы вещества, отделяя тем самым частицы друг от друга. Следовательно, в растворе молекулы (или ионы) смогут двигаться более свободно, значит, быстрее войти в химическую реакцию. Гидрофобные вещества не будут растворяться

в воде, зато молекулы H2O смогут отделить гидрофобное вещество от самой толщи воды 
Вода в качестве реагента участвует во многих химических реакциях:  
В фотосинтезе, в гидролизе — разрушении веществ с присоединением воды, а при гидролизе солей вода является источником протонов и электронов.  
Вода практически не сжимаема (в жидком состоянии), и поэтому служит гидростатическим скелетом клетки, обеспечивает упругость клеточной стенки и поддержание формы органов (например, листьев).  
Вода обеспечивает примерное постоянство температуры внутри клетки. Она способна переносить большое количество теплоты, отдавая ее там, где температура тканей ниже, и забирая там, где температура более высокая. Также при испарении воды происходит значительное охлаждение

Энергетические процессы в клетке — процессы обмена веществ, обеспечивающие снабжение клеток энергией для выполнения актов жизнедеятельности. В основном они относятся к процессам катаболизма, так как среди них важное значение имеет расщепление богатых энергией (питательных) веществ. В эту группу входят также процессы ресинтеза одних богатых энергией веществ за счет расщепления других.

Биофизические процессы в клетке

Биофизические процессы в клетках обеспечивают реализацию механизмов нервной регуляции, регуляцию физико-химических показателей внутренней среды (осмотическое давление, рН), создание электрических зарядов клеток, возникновение и распространение возбуждения, выделение секретов (гормонов, ферментов и других биологически активных веществ), реализацию действия фармакологических препаратов. Данные процессы возможны благодаря функционированию транспортной системы. С переносом веществ через мембраны также связаны процессы метаболизма клетки, в том числе биоэнергетические и многие другие. Фармакологическое действие практически любого лекарственного препарата также обусловлено его проникновением через клеточные мембраны, а эффективность в значительной степени зависит от ее проницаемости.

Механизмы транспорта веществ. Перенос различных веществ как в клетку, так и из нее, может быть пассивным (диффузия, осмос, фильтрация) или активным с помощью белков-“переносчиков”

Любая клетка имеет очень сложное строение. От внешней среды клетка отделена биологической мембраной. В клетке есть две основные части – ядро и цитоплазма. В цитоплазме находятся органоиды  и включения.

Органоиды – постоянные структурные компоненты, которые выполняют жизненно важные для клетке функции.

Включения – непостоянные структурные компоненты клетки. В отличие от органоидов включения то появляются, то исчезают в клетке в процессе ее жизнедеятельности.

Цитоплазма – это высокоупорядоченная, полужидкая внутренняя среда клетки. В состав цитоплазмы входят все виды органических и неорганических веществ.

Транспорт веществ через мембрану в клетку может быть пассивным и активным.

При пассивном переносе вода, ионы, некоторые низкомолекулярные соединения из-за разности концентраций свободно перемещаются и выравнивают концентрацию вещества внутри и вне клетки.

В пассивном переносе основную роль играют такие физические процессы, как диффузия, осмос и фильтрация. Поясним суть этих процессов применительно к клетке.

Как уже отмечалось ранее, при любых условиях молекулы всегда находятся в движении. Источником энергии для этого движения служит тепло. Все предметы на Земле в сущности нагреты, и только при абсолютном нуле (–273 °C) движение молекул может прекратиться, а вместе с этим может остановиться и диффузия – самопроизвольное перемещение молекул и ионов из области более высокой в область более низкой концентрации. В живом организме диффузия молекул происходит, как правило, в водном растворе. Мембрана клетки является проницаемой для одних веществ и непроницаемой для других. Если клеточная мембрана проницаема для молекул растворенного вещества, она не препятствует диффузии,( вид А).

 

 

 

 

II глава

Клетка

Клетка — это строительный материал, из которого состоит любое живое существо. Все живое состоит из одной и больше клеток. Простейшие растения и животные состоят из одной клетки. В более сложных животных и растительных организмах клетки работают совместно. Они организованы в группы, каждая из которых выполняет в растении или в организме животного свою работу.

Клетка . элементарная живая система, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию; основа строения и жизнедеятельности всех животных и растений. К. существуют и как самостоятельные организмы и в составе многоклеточных организмов (тканевые К.). Термин "К." предложен английским микроскопистом Р. Гуком (1665). К. — предмет изучения особого раздела биологии — цитологии. Систематическое изучение К. началось лишь в 19 в. Одним из крупнейших научных обобщений того времени была клеточная теория, утверждавшая единство строения всей живой природы. Изучение жизни на клеточном уровне лежит в основе современных биологических исследований.

В строении и функциях каждой К. обнаруживаются признаки, общие для всех К., что отражает единство их происхождения из первичных органических комплексов. Частные особенности различных К. — результат их специализации в процессе эволюции. Так, все К. сходно регулируют обмен веществ, удваивают и используют свой наследственный материал, получают и утилизируют энергию. В то же время разные одноклеточные организмы (амёбы, инфузории и т.д.) сильно различаются размерами, формой, поведением. Не менее резко различаются К. многоклеточных организмов. Так, у человека имеются лимфоидные К. — небольшие (диаметром около 10 мкм) округлые К., участвующие в иммунологических реакциях, и нервные К., часть которых имеет отростки длиной более метра; эти К. осуществляют основные регуляторные функции в организме.

 
МОЖНО ЛИ УВИДЕТЬ КЛЕТКУ? 
Организм взрослого человека состоит примерно из 100 триллионов клеток. Как вы думаете, из скольких клеток состоит только что отложенное куриное яйцо? Оказывается, в птичьем яйце, как и в любой яйцеклетке, — всего одна-единственная клетка, окружённая множеством оболочек. Во многих случаях разглядеть яйцеклетку труда не представляет. 
 
В весеннем пруду обычно нетрудно найти прозрачные «лепёшки» лягушачьей икры с многочисленными чёрными точками внутри. Каждая такая чёрная точка в свежеотложенной икре — тоже единственная клетка (яйцеклетка). 
Организмы, состоящие из одной клетки (амёбы, инфузории, многие водоросли), иногда также хорошо видны невооружённым глазом.

Их длина достигает нескольких миллиметров, а порой и сантиметров. 
В мякоти плодов арбуза или апельсина, если присмотреться, тоже можно различить отдельные клетки. У арбуза в центральной части плода налитые соком клетки достигают 1 мм в диаметре. Клетки многоклеточных животных — одни из самых мелких, но и их можно в некоторых случаях увидеть. Взяв каплю крови у аксолотля (это земноводное некоторые любители держат в домашних аквариумах) и выпустив её в небольшое количество воды, налитой на стекло, вы увидите на тёмном фоне крохотные комочки — кровяные клетки. 
 

ИЗУЧЕНИЕ СТРОЕНИЯ КЛЕТКИ 
 
«Природа создала все существа по одному плану строения, одинаковому в принципе, но бесконечно варьирующему в деталях». Такое мнение высказывал в начале XIX в. французский зоолог Этьенн Жоффруа Сент-Илер. Упорно, невзирая на общее предубеждение, Сент-Илер отстаивал эти свои научные взгляды. На знаменитом публичном диспуте с Жоржем Кювье Сент-Илер попытался доказать сходство плана строения позвоночных животных и головоногих моллюсков. Кювье блестяще и убедительно разбил доводы Сент-Илера. А ведь теперь мы можем сказать, что Сент-Илер был... прав. Только напрасно он искал единый план строения на уровне организмов в целом, к тому же столь далёких друг от друга. Но на уровне клетки единство строения всех живых существ общепризнанно. Клетки всех живых организмов сходны (гомологичны) между собой. Это также одно из положений клеточной теории. 
 
Подобно тому как организм состоит из отдельных органов, клетка состоит из многих частей, ответственных за питание, выделение, размножение и т. д. Эти составные части клетки назвали органоидами. В клетке растения, животного, гриба мы находим одни и те же органоиды (хотя есть и различия). 
 
Учёные открывали и изучали новые органоиды на протяжении десятилетий и даже столетий. В изучении клетки можно выделить две эпохи: световой и электронной микроскопии. 
 
Невооружённым глазом можно разглядеть предметы размером не менее десятой доли миллиметра. Изобретённый в 1590 г. голландскими механиками братьями Яном и Захарией Янсенами микроскоп позволил увеличить этот предел видимости в десятки, а позднее и в сотни раз. 
 
Хоть острым взглядом нас природа одарила, Но близок оного конец имеет сила. Коль много микроскоп нам тайностей открыл, Невидимых частиц и тонких в теле жил! 
(Михаил Ломоносов) 
Сегодня самый лучший световой микроскоп позволяет рассмотреть детали, в 500 раз более мелкие, чем видимые глазу. Но не более мелкие! Световые волны просто огибают всю остальную «мелочь», как волны моря перекатываются через валуны среднего размера, не замечая их. Остаётся сделать волны более короткими, превратить их в «мелкую рябь», чтобы они наталкивались даже на небольшие «камешки». 
 
В электронный микроскоп, созданный в 30-е гг. XX в., можно разглядеть несравненно больше деталей строения клетки, чем в световой. Вместо видимого света объект освещается направленным пучком электронов. Современные электронные микроскопы увеличили «предел видимости» ещё в 2 тыс. раз по сравнению со световыми. Теперь это — величина, приблизительно равная диаметру атома водорода. 
 
ЧЕМ РАСТЕНИЯ ОТЛИЧАЮТСЯ ОТ ЖИВОТНЫХ? 
 
Попробуем дать определение такого, казалось бы, обычного понятия, как «растение». Как будто все мы знаем, что это такое. Каждому, например, ясно, что стройная берёзка, комнатный фикус, зелёный мох — это растения, а муха, ящерица, собака — животные. Но по какому признаку мы их так чётко различаем? 
Может быть, по признаку подвижности (растения в отличие от животных вроде бы совершенно неподвижны)? Но вспомним, что зелёные растения всегда тянутся к свету, одуванчики и мать-и-мачеха закрывают на ночь свои 
 
соцветия-корзинки. Хищная росянка активно ловит листьями насекомых Тропическая мимоза, разводимая у нас в оранжереях, опускает листочки при прикосновении к ним. А микроскопическая зелёная водоросль (тоже растение!), которая любит поселяться в аквариумах, всегда подплывает к самой освещенной стенке аквариума, покрывая её сплошным зелёным ковром. 
Конечно, нельзя не признать, что большинство растений ведёт неподвижный, «прикреплённый» образ жизни. Но всё-таки надёжного разграничения растений и животных этот признак не даёт. 
В таком случае, наверное, зелёный цвет — это как раз и есть отличительный признак растений? Зелёный цвет растениям придаёт содержащийся в их тканях хлорофилл, благодаря которому происходит один из самых замечательных процессов в природе — фотосинтез (см. ст. «Фотосинтез»). Да, у животных и грибов хлорофилла нет, и к фотосинтезу они неспособны. Но и некоторые растения утратили эту способность, как и зелёную окраску (об этом рассказано в статье «Растения-паразиты»). Значит, и этот признак — не универсальный. 
Может показаться странным, но со строго научной точки зрения чёткая граница между растениями и другими живыми существами проходит на микроскопическом уровне. А именно — клетки растений окружены плотной клеточной стенкой, образованной из целлюлозы. У животных клеток такой стенки нет. 
Именно взгляд на клеточные стенки заставил первооткрывателя клеток Гука вспомнить монастырские кельи с их прочными стенами. Конечно, как в стенах домов имеются окна и двери, так и в клеточных стенках имеются поры, сквозь которые из одних клеток в другие поступают различные вещества.